跨河大跨度预应力混凝土桥的施工

2011-06-29陈斌

城市道桥与防洪 2011年6期

陈斌

（上海市第二市政工程有限公司，上海200065）

0 引言

大跨度空间结构是目前建筑工程中发展最快的结构类型之一。大跨度建筑及作为以大跨度为核心的空间结构技术的发展情况被视为衡量一个国家建筑科技发展水平的重要标志之一。上海是沿海城市，同时作为一个国际性大都市，内河航道的建设有利于完善上海国际航运中心集、疏运网络。大芦线航道为上海市“一环十射”规划干线航道之一，是长江三角洲地区高等级航道网的主要组成部分，是沟通洋山深水港区和相邻省区的重要国家级集装箱及输运主通道。临港新城正处于规划建设期，航道开挖紧迫，原有桥梁因不满足航道要求，需全部拆除，因此必须桥梁工程先行，将航道两侧地域联系起来。本文详述大芦线航道整治一期工程18标临港大道桥施工过程。

1 工程概况

大芦线航道整治一期工程18标临港大道桥位于大芦线航道泐马河段，桥梁采用矩形实体墩，下接承台，群桩基础，以⑦层作为持力层。桥梁桩基采用Ф1 000 mm和Ф800 mm钻孔灌注桩及Ф600 mmPHC管桩，其中钻孔桩182根、PHC管桩204根。

桥梁分南北两幅桥施工，其中主桥为预应力混凝土变截面连续梁，跨径布置为70.844 m+120 m+70.844 m，单幅桥宽19.75 m，箱梁内采用纵、横、竖三向预应力结构体系。预应力管道采用塑料波纹管，真空压浆工艺。

桥梁横断面图和纵断面见图1、图2所示。

2 河道处理

大芦线18标主桥横跨一条泐马河支流河，项目部铺筑一条8 m宽施工便道跨越泐马河。通过与相关部门商洽，在不影响河道通水条件下可以采用将钢板桩筑坝围堰进行河道埋管填筑施工。施工过程如下。

图1 桥梁横断面图

图2 桥梁纵断面图

2.1 围堰范围

首先确定围堰范围，占地面积，清除岸边，以及堰底下河床底上的杂物，并整平现场。

2.2 围堰筑坝

在需要埋管填筑的河道范围外侧筑起两道临时围堰，采用一次性土袋筑坝围堰。在编织袋内装土，分层错缝堆砌，中间采用粘土填芯。坝顶高出水面0.5 m，上口宽度为2.5 m，下口宽大于等于6 m（因河床内为淤泥质土，应按现场实际开挖后决定是否进行围堰基底加固处理），外边坡采用1∶1.5，坝内采用1∶0.75，坡脚与基坑边缘的距离为5m。

围堰形成后，在其被水面坡脚处压入6 m钢板桩，钢板桩之间的间距为1 m，入土深度3 m，以保证围堰具有足够的稳定性（见图3）。

2.3 清淤及浜底处理

在用多台水泵抽干堰内的积水后，采用机械和人工相配合挖除（视基坑内径大小采用挖土机或蟹斗抓土机）河床底部淤泥，以及河坡上的杂草、杂泥。

河岸边坡挖成阶梯型，每级阶梯的高度为20cm，台阶的宽度为50 cm。按1∶1.5放坡。

2.4 基础处理及涵管排砌

清淤同时在两道围堰的内侧各设置一个集水坑。集水坑内放置一台泥浆泵及时抽干地下外渗水，防止基坑底原状土含水量上升，破坏原土土质。清淤后视标高情况，用建筑三合土填筑至标高0.10 m。

图3 泐马河围堰筑坝平面图（及A-A断面）

将土工网平铺在在三合土上，横向搭接宽度为25 cm，并用“U型”铁钉固定于下伏土层，再在其上铺筑10 cm砾石砂垫层；砾石砂平整采用蛙式打夯机或人工夯实，确保砾石砂压平、挤密和稳定，然后铺设Φ12@150钢筋网片浇筑30 cm厚C25混凝土，混凝土基础面的标高控制在0.50 m。

在混凝土浇筑完成达到强度后铺设管道，排管采用50 t汽车吊吊排（每节Φ2400管道重量为8.6 t，50 t汽车吊起吊此重量的最大回转半径为14 m），两管接头处内侧管底平顺、不错台，管道排砌完成后用C20混凝土进行管道坞磅，并用C20素混凝土将管道之间浇筑至管中，见图4～6所示。

图4 泐马河河道埋管填筑断面图

图5 C-C断面图

图6 涵管基础结构剖面图

2.5 回填

混凝土强度达到设计强度100%后可进行回填，采用二灰土在涵管两侧对称分层填筑至管顶，在两侧管口处铺砌片石并排砌草包坝，防止管口被水冲刷。管顶以上70 cm范围内，用二灰间隔土（4%～6%粉煤灰）分层回填夯实，分层松铺厚度做到不大于30 cm；在分层填筑时加铺土工织物网，土工织物网从底部起设2～3层，每层间隔20cm，锚固长度2 m、搭接长度20 cm，起到消除两侧差异沉降并增加稳定性的作用。平整后用轻型压路机进行碾压2～3遍，压路机压不到或不能碾压的地段采用蛙式打夯机或人工夯实。填土时不得有积水，碾压后，当压实层顶面稳定，不再下沉时，即达到密实状态（压实度达95%）。

2.6 施工便道和排架基础施工

回填压实后进行施工便道及排架基础施工，首先铺筑10 cm碎石垫层，再铺设Φ12@150双层钢筋网片，然后浇筑30 cm厚C30混凝土，混凝土顶面标高控制在+4.50 m。施工便道与排架基础之间顺桥向设置贯通施工缝，排架基础中心线处顺桥向设置贯通施工缝，划分为三个钢筋混凝土施工区域。施工中所用混凝土均采用商品混凝土。其基础结构剖面见图7所示。

3 基础施工

3.1 桩基施工

桥梁桩基均为陆上桩，以⑦层作为持力层，采用C30水下混凝土，主筋采用Φ22规格。

根据现场情况，投入2台GPS-10型桩机施工，以及相应配套的泥浆设备和若干钢筋加工设备。两台桩机采用隔二打一法循环作业，有利于已成桩的保护，提高桩基施工效率，节省施工周期。钻孔桩施工流程见图8所示。

桥梁引桥基础均采用直径为Φ600的PHC管桩，桩长分37 m～50 m不等，共计204根。上节桩为B型，中下节桩为AB型，以⑦层作为持力层。桩基施工采用YZY-800型静力压桩机。

图8 钻孔灌注桩施工流程示意图

3.2 承台施工

主桥承台均为矩形实体墩，中墩承台尺寸为19 500 mm×9 500 mm×3 800 mm，边墩承台尺寸为12 000 mm×4 500 mm×2 500 mm、9 500 mm×4 500 mm×2 500 mm，均采用C40混凝土。由于泐马河西侧场区多为农田，拟建场地周边障碍物影响较小，故采用放坡开挖施工法开挖；泐马河东侧以民居为主，除采用放坡开挖施工法开挖，部分特殊地段采用开挖基坑插打钢板桩形成围护，随后在基坑底部浇注垫层，然后在垫层上凿除桩头，绑扎钢筋，支撑模板，最后进行混凝土浇注。

3.2.1基坑开挖

按图纸要求测放基础中心桩，定出基础的纵横轴线控制桩，严格控制承台的平面尺寸和标高。承台施工时做好避雷接地钢筋的连接与标记工作。

主桥承台采用明挖施工法；对于靠近附近构筑物、河浜等特殊地段的承台，加强支护、应缩短施工时间，尽早施工承台下素混凝土垫层，减少局部流沙的影响；防止土体沉降滑移。基坑排水采用设置集水坑，以便及时排出坑内的水。

3.2.2承台施工

承台预埋钢筋（即立柱钢筋）时，其伸入承台内的长度按设计规定的长度。外露承台的钢筋用环箍（同墩柱的箍筋）扎牢固定，并与承台顶面钢筋点焊固定，以确保墩柱主筋位置的准确。其它钢筋施工严格按技术规范要求施工。

模板采用木模，立于已浇好的混凝土垫层上。安装前，在模板上涂刷脱模剂，安装完毕后及时检查承台位置及几何尺寸是否符合图纸要求。

主桥中墩承台及边墩承台采用C40混凝土，用滑槽法入模。混凝土要振捣到位。主桥中墩和边墩承台混凝土浇筑方量较大，将采取有效具体措施降低水化热带来的不利影响。在混凝土水化热得到有效控制的情况下，原则上承台混凝土一次性浇筑完成。

3.3.3基坑填土

基坑填土前必须将积水及淤泥清除。填土要分层填筑夯实或压实，每层厚度一般不超过30 cm。

填土必须待混凝土强度达到设计标号的70%时方可进行，并对称进行回填，设有支撑的基坑，在回填时，随土方填筑高度，分批自下往上拆除。严禁采取一次拆除后填土。

4 锁定柱和立柱施工

4.1 临时锁定柱

现浇梁在施工过程中为防止不均衡荷载引起“T”构不平衡，采取在承台顶距墩柱中心线2.5 m处设置4根1 100 mm×1 100 mm钢筋混凝土柱作临时锁定柱。

临时锁定柱混凝土强度C40，主筋28根Φ28钢筋，Ⅱ级螺纹钢筋，箍筋采用φ10@150，临时锁定柱的主筋2 m预埋进承台，2 m伸进箱梁的腹板中，钢筋保护层30 mm。每根临时锁定柱中安置6根ФJG25的精轧螺纹钢筋（Rby=785 MPa），通过波纹管穿过0#块腹板张拉锚固于0#块顶面。

临时锁定柱布置如图9～10所示。

图9 临时锁定柱平面布置图

临时锁定柱的施工与墩身同步实施，各道工序的操作方法和要求与立柱施工相同。

4.2 立柱

主桥中墩立柱平面尺寸为9650mm×3000mm，边墩立柱平面尺寸为9 650 mm×2 000 mm（河西）、4 000 mm×1 600 mm（河东），墩身四角倒圆角，圆角半径150 mm，均采用C40混凝土。

模板采用钢模，其节段模面板采用6 mm钢板，面板外侧竖向加劲肋用14#槽钢，间距200～210 mm；水平向拼接法兰采用厚10 mm，宽80 mm钢板组成，竖向法兰采用10×100钢板，法兰板上均设Φ16螺栓孔控制在120 mm左右，立柱前后横向水平围檩由2根14#槽钢组成，与8 mm钢板撑筋焊为一体，采用Φ16对拉螺栓连接，围檩中心间距控制在500 mm以内。钢模见图11所示。

图10 临时锁定柱配筋示意图（单位：mm）

图11 钢模拼装示意图

5 连续梁施工

5.1 连续梁节段的划分

设计图对临港大道桥节段划分为：0#节段、1#～5#连续梁段，合拢段及边跨现浇段（见图12）。现浇连续梁采取碗扣式满堂支架法进行施工，其模板和支架形式详见表1和表2。

图12 主桥连续梁分块示意图

5.2 地基处理

桥宽范围内先清除表面杂草和废弃垃圾，挖除鱼塘、泥浆坑、松软地段等软弱土层，采用含石量在60%以上的砂砾石换填，基底碾压平整合格后（密实度90%），然后铺筑一层厚30 cm的道渣基层，最后浇筑20 cm厚C20钢筋混凝土面层，采用Ф16@200单层双向钢筋网片，加固面积为箱梁投影面两侧再各加宽1 m。在浇筑混凝土地坪时，确保地面的平整度，以保证钢管支架的平整稳固。在支架混凝土基础面横桥向按1%设置横坡，便于及时排除雨水。在南北两幅桥中间5 m隔离带处顺桥向对混凝土基础设置纵向施工缝。

表1 模板形式参数表

表2 支架布置形式表（单位：m）

因0#、1#节段部分支架支撑位于主墩承台基坑开挖处，故基坑部分的地基必须重点加固，基坑采用间隔回填，采用素土与6%石灰土分层间隔回填压实（见图13）。

图13 基坑地基处理示意图

5.3 支架预压与施工过程中的监控

为检验支架及地基的强度及稳定性，消除整个支架的塑性变形，消除地基的沉降变形，要观测支架的弹性变形。施工单位在每个节段支架搭设、模板铺设完成后，按照图纸计算出相应节段的荷载重量，采用等同重量的沙土包作为压重荷载对支架和地基进行预压，支架预压流程见图14所示，预压尽可能地参照节段混凝土的实际浇筑位置、方量分布进行。